5630

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие…………………………………………………………………………...5

Общие методические указания………………………………………………………6

Программа дисциплины………………………………………………………………6 Библиографический список…………………………………………………………..8

Методические указания к изучению курса «Механики» (основные понятия)….10

1. Статика……………………………………………………………………………11

1.1.Аксиомы статики…………………………………………………………...…...11

1.2.Связи, реакции связей…………………………………………………………..13

1.3.Система сходящихся сил…………………………………………………...…..16

1.4.Теория моментов…………………………………………………………...…...19

1.5.Равновесие системы сходящихся сил……………………………………..…..20

1.6.Пара сил. Момент пары………………………………………………...………26

1.7.Момент силы относительно заданного центра………………………….…....27

1.8.Приведение плоской произвольной системы к заданному центру……...…..28

1.9. Уравнения равновесия системы сил, произвольно расположенной на плоскости………………………………………………………………………….31

Примеры решения задач…………………………………………………………….32 Контрольные вопросы……………………………………………………………….40

2.Кинематика……………………………………………………………………….40

2.1.Уравнения движения точки………………………………………………….....41

2.2.Скорость точки……………………………………………………...…………..42

2.3.Ускорение точки……………………………………………………...…………43

2.4.Сложное движение точки…………………………………………………...….44

2.5.Простейшие виды движения твѐрдого тела…………………………...………45 Пример решения типовой задачи по кинематике………………………………….47

Контрольные вопросы……………………………………………………………….48

3.Динамика…………………………………………………………………………49

3.1.Введение в динамику. Законы динамики………………………………..……49

3.2.Две основные задачи динамики точки…………………………………...……50

3.3.Система материальных точек. Связи……………………………….…..….…..50

3.4.Моменты инерции………………………………………………….…..……….51

3.5.Теорема об изменении кинетической энергии……………………...………...52

3.6.Теорема об изменении количества движения………………………..……….53

3.7.Теорема о движении центра масс……………………………………...………53

3.8.Теорема об изменении кинетического момента……………………...……….53

3

3.9.Элементы динамики твѐрдого тела. Дифференциальные уравнения движения……………………………………………………………………….……54

3.10.Принцип Даламбера……………………………………………………...……55

3.11.Принцип возможных перемещений…………………………………...……...55

3.12.Общее уравнение динамики…………………………………………...……...57 Схема решения задачи динамики…………………………………………………..57

Контрольные вопросы и задания…..…………………………………….…………57

4.Сопротивление материалов……………………………………………………..58

4.1.Напряжения и деформации при центральном растяжении и сжатии………..60

4.2.Влияние собственного веса при растяжении (сжатии)…………………...…..62

4.3.Деформация сдвига……………………………………………………...……...63

4.4.Кручение………………………………………………………………..……….63

4.5.Геометрические характеристики сечений………………….………..………..64

4.6.Прямой поперечный сдвиг……………………………………………..……...65

4.7.Косой изгиб……………………………………………………………..………66

4.8.Внецентренное растяжение (сжатие)…………………………………...……..67 Контрольные вопросы и задания..………………………………………………….67

5.Теория деталей машин и механизмов…………………………………………..68

5.1.Общие сведения…………………………………………………………...…….68

5.2.Структурный анализ механизмов……………………………………...………69

5.3.Детали машин…………………………………………………………...………70

5.4.Расчѐт и проектирование основных видов деталей машин общего назначения……………………………………………………………….…………...71

Контрольные вопросы и задания..………………………………………………….74 Примеры решения и оформления задач для подготовки к аудиторной контрольной работе………………………………………………………………….75

Задачи для самостоятельного решения………………………………………….....77

Темы рефератов…………………………………………………………………..….78

Вопросы к зачѐту………………………………………………………………….…80 Приложения………………………………………………………………………….81

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Дисциплина “Механика” – одна из важнейших теоретических дисциплин, входящих в учебный план подготовки бакалавров по направлению 260800.62 “Технология продукции и организация общественного питания”, включающая определѐнный объѐм знаний, необходимый для бакалавров инженеров пищевой отрасли.

Она является необходимым дополнением и логическим продолжением курса физики и даѐт основу для практического использования полученных знаний применительно к лабораторным практикумам при изучении разделов физики, химии, технологии продуктов общественного питания.

“Механика” даѐт знания о физических и физико-химических процессах, происходящих в естественных условиях и о законах, которым подчиняются процессы.

Основными задачами курса механики в вузах являются: 1. В области теоретических знаний:

-дать ясное понимание основных законов, понятий и положений, связанных

спроцессами деформации, смещения и др., происходящих в механизмах и их деталях;

-вооружить теоретическими знаниями технических и практических основ современных механических устройств и механизмов, раскрыть их физическую и техническую сущность;

-научить оценивать технические и эксплуатационные характеристики механических устройств, действующей и перспективной торговой техники.

2. В области теоретических навыков:

-уметь применять знания о механических устройствах в своей профессиональной деятельности;

-сформировать основные навыки для самостоятельной работы при подготовке и проведении необходимых измерений и анализе получаемых результатов;

-уметь правильно и грамотно оформить результаты измерений и выполнить необходимые расчѐты;

-научить грамотно решать вопросы безопасности при работе с различными техническими устройствами и механизмами.

Цель настоящих методических указаний – оказать помощь студентам технологических специальностей в изучении курса механики.

5

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Основной формой обучения студента как очной, так и заочной, в современных условиях является самостоятельная работа над учебным материалом. Для облегчения этой работы соответствующие кафедры вузов организуют чтение лекций и практические занятия. Поэтому процесс изучения механики состоит из следующих этапов:

1)проработка лекционного материала;

2)работа над учебниками и учебными пособиями;

3)прохождение и усвоение материала практикума;

4)сдача зачѐта.

При самостоятельной работе над учебным материалом необходимо:

1.Составить конспект, в котором записываются законы и формулы, выражающие эти законы, определения основных понятий и сущность механических явлений и методов исследования.

2.Изучать курс механики систематически, так как в противном случае материал будет усвоен поверхностно.

3.Пользоваться каким-то одним учебником или учебным пособием (или ограниченным числом пособий), чтобы не утрачивалась логическая связь между отдельными вопросами, по крайней мере, внутри какого-то определѐнного раздела курса.

4.Подготовиться к выполнению аудиторной контрольной работы. Аудиторная контрольная работа проводится в период экзаменационной сессии и является допуском к зачѐту. В методических указаниях приведены вопросы для самоконтроля по всем разделам и примеры решения задач с целью подготовки к аудиторной контрольной работе

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Статика

Тема 1.1. Предмет статики. Основные понятия и аксиомы Основные понятия: абсолютно твѐрдое тело, сила, эквивалентные системы

сил, равнодействующая, уравновешенная система сил, силы внешние и внутренние. Аксиомы статики. Связи и реакции связей. Основные виды связей: гладкая плоскость, поверхность и опора, гибкая нить, цилиндрический шарнир (подшипник), сферический шарнир (подпятник, невесомый стержень); реакции этих связей.

6

Тема 1.2. Система сил. Момент силы относительно центра. Центр параллельных сил и центр тяжести

Система сходящихся сил. Геометрический и аналитический способы сложения сил. Сходящиеся силы. Равнодействующая сходящихся сил. Геометрическое и аналитическое условие равновесия сходящихся сил. Приведение произвольной системы сил к данному центру. Момент силы относительно центра. Пара сил, момент пары. Теорема о сумме моментов сил, образующих пару, относительно любого центра. Теорема о параллельном переносе силы. Основная теорема статики о приведении системы сил к данному центру. Главный вектор и главный момент системы сил система сил, произвольно расположенных на плоскости. Алгебраическая величина момента силы. Вычисление главного вектора и главного момента плоской системы сил. Частные случаи приведения плоской системы сил. Аналитические условия равновесия плоской системы сил. Три вида условий равновесия. Сосредоточенные и распределѐнные силы. Равнодействующая равномерно распределѐнных по отрезку прямой сил. Реакция жѐсткой заделки. Равновесие системы тел. Статически определимые и статически неопределимые системы. Центр параллельных сил и центр тяжести. Определение координат центра параллельных сил. Центр тяжести твѐрдого тела. Центр тяжести твѐрдого тела, определение координат центра тяжести твѐрдого тела. Способы определения положения центров тяжести тел.

Раздел 2. Кинематика

Тема 2.1. Предмет кинематики. Задачи кинематики Введение в кинематику. Пространство и время в классической механике.

Относительность механического движения. Система отсчѐта. Задачи кинематики. Кинематика точки. Способы задания движения точки. Скорость и ускорение движения точки.

Тема 2.2. Кинематика твѐрдого тела Поступательное движение. Кинематические характеристики

поступательного движения. Вращательное движение. Уравнение вращательного движения, общие кинематические характеристики. Определение скорости и ускорения точки вращающегося тела через общие кинематические характеристики. Плоскопараллельное движение. Уравнение плоскопараллельного движения. Разложение плоского движения на поступательное вместе с полюсом и вращательное вокруг полюса. Угловая скорость и угловое ускорение. Определение скорости и ускорения любой точки

7

плоской фигуры. Мгновенный центр скоростей. Сложное движение точки. Абсолютное и относительное движение точки; переносное движение. Относительная, переносная и абсолютная скорости, относительное, переносное и абсолютное ускорение точки. Теорема Кориолиса о сложном ускорении.

Раздел 3. Динамика

Тема 3.1. Динамика нематериальной точки Дифференциальные уравнения движения материальной точки. Две основные

задачи динамики.

Тема 3.2. Общие теоремы динамики Теорема о движении центра масс механической системы. Теорема об

изменении количества движения. Теорема об изменении момента количества движения. Теорема об изменении кинетической энергии. Принцип Даламбера. Принцип возможных перемещений, общее уравнение динамики. Уравнение Лагранжа второго рода. Малые колебания системы с одной степенью свободы.

Раздел 4. Детали машин и механизмов

Тема 4.1. Детали машин и механизмов Детали машин общего назначения. Требования к машинам и их деталям.

Соединения: сварные, заклѐпочные, шпоночные, резьбовые. Механические передачи. Детали передач. Структура и анализ механизмов.

Тема 4.2. Напряжения и деформации в точке тела. Прочность материалов при разных напряжениях

Основные положения сопротивления материалов. Основные напряжения и деформации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Александров А. В. Детали машин / А. В. Александров, В. Д. Каштанов, Б. П. Державин. – М. : Высшая школа, 2003.

2.Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин / И. И. Артоболевский. – М. : Высшая школа, 1988.

3.Белоконев И. М. Теория механизмов и машин / И. М. Белоконев, С. А. Балан, К. И. Белоконев. – М. : Дрофа, 2004.

4.Битюцкий Ю. И. Прикладная механика : учеб. пособие / Ю. И. Битюцкий, В. Г. Мицкевич, Д. В. Доль. – М. : РГОТУПС, 2006.

5.Битюцкий Ю. И. Основы расчѐта на прочность : конспект лекций / Ю. И. Битюцкий. – М. : РГОТУПС, 2001.

8

6.Битюцкий Ю. И. Прикладная механика. Часть 1. Теория механизмов и машин : метод. указания к выполнению контрольной работы № 1 / Ю. И. Битюцкий, Г. П. Носков, В. Г. Мицкевич. – М. : ВЗИИТ, 1988.

7.Битюцкий Ю. И. Прикладная механика. Часть 2. Сопротивление материалов : метод. указания к выполнению контрольной работы № 2 / Ю. И. Битюцкий, Г. П. Носков. – М. : ВЗИИТ, 1989.

8.Джамай В. В. Прикладная механика : учебник для вузов / В. В. Джамай, Ю. Н. Дроздов, Е. А. Самойлов. – М. : Дрофа, 2004.

9.Дианов Х. А. Детали машин : курс лекций / Х. А. Дианов, Н. Г. Ефремов, В. Г. Мицкевич. – М. : РГОТУПС, 2003.

10.Дунаев П. Ф. Детали машин / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – М. : Высшая школа, 2003.

11.Иванов М. Н. Детали машин / М. Н. Иванов. – М. : Высшая школа, 2000.

12.Иоселевич Г. Б. Прикладная механика / Г. Б. Иоселевич, Г. В. Строганов, Г. С. Маслов. – М. : Высшая школа, 1989.

13.Капранов И. В. Теоретическая механика. Часть 1. Статика : учеб. пособие / И. В. Капранов. – М. : РГОТУПС, 2001.

14.Капранов И. В. Теоретическая механика. Часть 2. Кинематика : учеб. пособие / И. В. Капранов. – М. : РГОТУПС, 1999.

15.Капранов И. В. Теоретическая механика. Общие теоремы динамики : методические указания к решению задач / И. В. Капранов, И. В. Дубровин. – М. : РГОТУПС, 2000.

16.Мицкевич В. Г. Теория механизмов и машин / В. Г. Мицкевич, А. Н. Накапкин. – М. : РГОТУПС, 2003.

17.Мицкевич В. Г. Прикладная механика. Задание на контрольную работу с методическими указаниями / В. Г. Мицкевич [и др. ] – М. : РГОТУПС,

2002.

18.Саргсян А. Е. Сопротивление материалов, теории упругости и пластичности / А. Е. Саргсян. – М. : Высшая школа, 2000.

19.Скойбеда А. Т. Прикладная механика : учеб. пособие / А. Т. Скойбеда – Минск : Вышэйшая школа, 1997.

20.Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики / С. М. Тарг. – М. : Наука, 1995.

21.Теория механизмов и механика машин / под ред. К. В. Фролова. – М. : Высшая школа, 2001.

9

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА

Основные понятия

Материальная точка – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Абсолютно твѐрдое тело – тело, расстояние, между точками которого в процессе движения или взаимодействия с другими телами не меняется.

Деформируемое тело – расстояние, между точками которого меняется в процессе движения этого тела или взаимодействия с другими телами.

Механическая система – мысленно выделенная совокупность, взаимодействующих между собой, материальных точек или тел.

Масса – мера инертности точек или тел, совершающих поступательное движение. В международной системе единиц масса измеряется в килограммах.

Момент инерции – мера инертности тел при вращательном движении.

Сила – мера действия одной материальной точки на другую, она характеризуется: а) величиной; б) точкой приложения; в) направлением.

Система сил – совокупность сил, действующих на тело или систему тел. Если линии действия всех сил лежат в одной плоскости, то система сил называется плоской, а если не лежат в одной плоскости – пространственной. При этом различают: а) сходящуюся систему сил – линии их действия пересекаются в одной точке и б) произвольную – линии не пересекаются в одной точке.

Эквивалентными системами сил называют такие системы, замена действия одной на другую не меняет кинематическое состояние тела, на которое действуют эти системы сил.

Уравновешенная система сил – система сил, под действием которой тело находится в равновесие (покое).

Равнодействующая сила – сила, эквивалентная действию данной системе сил. Внутренние силы – силы взаимодействия между телами, принадлежащими к

одной системе.

Сосредоточенная сила – сила, действующая в одной точке тела. Распределѐнная сила – сила, действующая на часть поверхности

рассматриваемого тела.

10